Modeling protein structures is critical for understanding protein functions in various biological and biotechnological studies. Among representative protein structure modeling approaches, template‐based modeling (TBM) is by far the most reliable and most widely used approach to model protein structures. However, it still remains as a challenge to select appropriate software programs for pairwise alignments and model building, two major steps of the TBM. In this paper, pairwise alignment methods for TBM are first compared with respect to the quality of structure models built using these methods. This comparative study is conducted using comprehensive datasets, which cover 6185 domain sequences from Structural Classification of Proteins extended for soluble proteins, and 259 Protein Data Bank entries (whole protein sequences) from Orientations of Proteins in Membranes database for membrane proteins. Overall, a profile‐based method, especially PSI‐BLAST, consistently shows high performance across the datasets and model evaluation metrics used. Next, use of two model building programs, MODELLER and SWISS‐MODEL, does not seem to significantly affect the quality of protein structure models built except for the Hard group (a group of relatively less homologous proteins) of membrane proteins. The results presented in this study will be useful for more accurate implementation of TBM.

中文翻译：

---

基于模板的蛋白质结构建模软件程序的系统和比较评估。

蛋白质结构建模对于理解各种生物学和生物技术研究中的蛋白质功能至关重要。在代表性的蛋白质结构建模方法中，基于模板的建模（TBM）是迄今为止最可靠，使用最广泛的蛋白质结构建模方法。然而，选择合适的软件程序进行成对比对和模型构建仍然是一项挑战，这是TBM的两个主要步骤。在本文中，首先将TBM的成对对齐方法与使用这些方法建立的结构模型的质量进行比较。这项比较研究是使用全面的数据集进行的，该数据集涵盖了6185个来自可溶性蛋白质的蛋白质结构分类的结构域序列，膜蛋白的Membranes数据库中的Proteins Orients of Proteins中的259个Protein Data Bank条目（整个蛋白序列）。总体而言，基于配置文件的方法（尤其是PSI-BLAST）在所使用的数据集和模型评估指标中始终显示出高性能。其次，使用两个模型构建程序，即MODELLER和SWISS-MODEL，似乎不会显着影响所构建的蛋白质结构模型的质量，除了膜蛋白的Hard组（相对同源性相对较低的一组蛋白）。这项研究中提出的结果将有助于更准确地实施TBM。除了膜蛋白的Hard组（相对同源性相对较低的一组蛋白）外，MODELLER和SWISS-MODEL似乎对构建的蛋白结构模型的质量没有明显影响。这项研究中提出的结果将有助于更准确地实施TBM。除了膜蛋白的Hard组（相对同源性相对较低的一组蛋白）外，MODELLER和SWISS-MODEL似乎对构建的蛋白结构模型的质量没有明显影响。这项研究中提出的结果将有助于更准确地实施TBM。